黄土隧道锚杆作用效果与机制及工程应用
锚杆设计锚固力标准
锚杆设计锚固力标准一、引言锚杆是一种常用的地下工程支护和土木工程中的结构支撑材料，广泛应用于隧道、坑道、岩土工程以及建筑物的支护和加固中。
而锚杆的设计与锚固力标准对于保障工程的安全和稳定具有至关重要的作用。
本文将围绕锚杆设计及锚固力标准的相关内容展开阐述，并深入讨论其在工程实践中的应用。
二、锚杆设计原理1. 锚杆的概念和作用锚杆是利用岩土层体的抗拉强度将岩土体牢固固定的一种结构形式，通过将钢筋杆或钢管等材料嵌设到岩土体内，并加固固定底部而构成的工程支护结构。
它的作用是通过在地层中形成拉力，从而增加地层的抗拉强度，以达到支撑和加固的目的。
2. 锚杆的设计原则a. 结构合理性：锚杆应根据工程实际需要选择合适的直径、长度和弯曲性能。
b. 材料选择：锚杆材料应具有足够的抗拉强度和弯曲性能，常用的材料有普通钢筋、钢绞线等。
c. 锚杆的布设：布置合理的锚杆间距和锚杆排列方式，以保证锚固的均匀性和稳定性。
d. 锚固方式：锚杆的固结方式分为化学锚固、机械锚固和粘结锚固等，要根据实际工程情况进行选择。
三、锚固力标准1. 国内相关标准目前在国内，主要涉及锚杆设计与锚固力方面的标准主要包括《建筑结构工程锚固技术规范》，《岩土工程用钢筋锚杆》等。
这些标准详细规定了锚杆在地下工程中的设计、安装和监测等方面的要求，为工程实践提供了重要的指导和依据。
2. 国际相关标准国际上，锚杆设计与锚固力的标准也得到了广泛的关注和研究。
国际上常用的《地下工程锚固加固材料产品技术规范》、《地下锚杆工程施工质量验收规范》等国际标准，详细规定了锚杆的相关技术要求，为世界范围内的工程实践提供了指导和标准。
四、锚杆设计与实际工程应用在实际工程应用中，锚杆设计与锚固力标准的具体应用显得尤为重要。
例如在隧道工程中，为了保证隧道的安全和稳定，需要进行锚杆的设计和施工，以增强隧道围岩的稳固性。
在复杂的地下岩土工程中，锚杆也广泛用于支撑和加固岩土体，保障工程的安全。
锚杆挡土墙施工的工作原理
锚杆挡土墙施工的工作原理
锚杆挡土墙是一种用于支撑和固定土体的结构，它的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 锚杆：锚杆是主要承担抗拉力的构件，通常由钢材制成。
锚杆通过预埋或钻孔等方式，固定在土体中，形成一种锚固力。
2. 土体抗剪：锚杆的存在可以增加土体的抗剪强度。
当土体承受作用力时，锚杆通过抗拉力的传导，将部分作用力转移到锚杆上。
这样可以有效地减小土体的位移和变形，提高土体的抗剪强度。
3. 加固土体：在土体中设置锚杆可以增加土体的整体稳定性。
锚杆与土体形成一种共同工作系统，通过锚杆的拉力作用，抵抗土体自重、水力作用、地震力等外部荷载。
4. 分散荷载：锚杆挡土墙可以将施加在土体上的荷载分散到更大的范围内。
通过预先确定好锚杆的布置方式和设计参数，使锚杆在土体中形成一种有效的荷载传递与分散系统，从而降低土体的荷载集中度，提高土体的稳定性。
总的来说，锚杆挡土墙的工作原理就是借助锚杆的抗拉力和分散荷载的作用，加固土体，提高土体的整体稳定性和抗剪强度，从而实现对土体的挡土和支撑效果。
锚杆ppt课件
锚杆的应用场景
岩土工程
建筑结构
在岩土工程中，锚杆被广泛应用于隧 道、地下洞室、边坡等工程中，用于 加固和稳定岩土结构。
在高层建筑、大跨度结构等建筑结构 中，锚杆被用于固定和支撑建筑结构 ，提高结构的抗震性能和稳定性。
桥梁工程
在桥梁工程中，锚杆常被用于固定桥 梁支座、桥墩等部位，提高桥梁的整 体稳定性和安全性。
采用绿色环保技术，如环保材料、节能技术等，降低锚杆施工对环 境的影响。
锚杆在未来工程中的应用前景
高层建筑
01
随着高层建筑的发展，对锚杆的需求将不断增加，用于高层建
筑的桩基、基坑支护等。
地下工程
02
在地铁、隧道、地下商场等地下工程中，锚杆将发挥重要作用
，用于支护、加固等。
边坡工程
03
在边坡工程中，锚杆可用于边坡加固、滑坡治理等，提高边坡
的稳定性和安全性。
THANK YOU
。
材料准备
采购符合要求的锚杆、 水泥、砂石等材料，确
保质量合格。
场地准备
清理施工现场，确保作 业面平整、无障碍物。
锚杆的施工流程
清孔
用高压空气清除孔内残渣，确 保孔内干净。
注浆
用注浆机将配置好的水泥砂浆 注入锚杆孔中，使锚杆与岩土 体紧密结合。
成孔
根据设计要求，使用钻机在岩 土中钻出锚杆孔。
置入锚杆
。
验收标准
锚杆施工质量需符合国家相关 规范和设计要求，确保工程安
全。
05
锚杆的维护与保养
锚杆的日常检查与维护
01
02
03
锚杆的外观检查
每日对锚杆进行外观检查 ，查看锚杆是否有裂纹、 变形或腐蚀现象。
砂浆锚杆作用原理
砂浆锚杆作用原理今天来聊聊砂浆锚杆作用原理的事儿。
你看啊，咱们生活中经常会看到一些东西是靠连接来固定并且发挥作用的，就像咱们搭积木的时候，如果想要让两层积木稳稳当当的，就会用一根小棍子把它们穿起来，这根小棍子就有点像锚杆的作用。
砂浆锚杆呢，简单来说就是在岩石或者土壤这些地方打个孔，然后把锚杆插到里面，再往里面注入砂浆。
首先啊，锚杆就像一个小爪子一样插入到岩体或者土体里面。
打个比方吧，这就像是你把几根牙签深深插进一个大大的土豆里一样，牙签就不容易拔出来了，锚杆在孔里也是这样。
说到这里，你可能会问，那砂浆是干啥的呢？这就要说到砂浆的妙处了。
砂浆在这个过程中就像是胶水，把锚杆和周围的岩体或者土体紧紧地黏合在一起。
我一开始也不明白，这砂浆就只是黏合作用吗？其实啊，并不是。
从力学的角度来说，当周围的岩土有移动的趋势的时候，由于锚杆和砂浆以及它们和周围岩土的黏结，这个力就会通过锚杆传递到更深层稳定的岩土体里面去。
这里面涉及到岩土力学的一些知识，就是岩土体在受到外力的时候会有应力的变化，而锚杆能平衡一部分改变的应力。
我们在隧道施工里面就能明显看到砂浆锚杆的应用。
在隧道的岩壁上，打上砂浆锚杆，就可以防止岩壁坍塌。
因为它把可能松动的岩石和稳定的岩石连接起来了，大大提高了岩体的稳定性。
不过，这里也有一些注意事项。
比如说，钻孔的深度、角度以及清洁度都非常重要。
如果钻孔太浅，锚杆就扎得不够深，就像牙签只插进土豆表面一点点，那是很容易松动的。
钻孔角度不对呢，就不能很好地起到连接和支撑的作用。
要是钻孔里面不干净，有杂物，就会影响砂浆和锚杆与岩土的黏结效果。
老实说，我有时候对于复杂地质情况下砂浆锚杆作用效果的准确评估，还存在困惑呢。
比如说在那种岩石缝隙特别多而且软硬度变化很大的地方，砂浆锚杆到底能发挥多少作用，好像还不是特别好准确预测。
不过我想随着技术的不断发展，肯定会有更好的研究和措施来解决这些疑问的。
这就是我理解的砂浆锚杆作用原理啦，大家要是有不同的想法或者见解，欢迎一起讨论呀。
锚杆支护原理
锚杆支护一、锚杆支护原理1、锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。
如图1所示，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上，使松动岩块不至冒落。
锚杆的悬吊作用2、锚杆的组合梁理论利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。
锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。
锚杆的组合作用3、锚杆锲固作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。
如图3。
锚杆的楔固作用p бb p 锚杆的楔固作用-б p (бbp4、挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。
如将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成一连续压缩带。
它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压，组织上部围岩的松动和变形。
显然，对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。
5、锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增加了支点而减少了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。
这就是锚杆的“减跨”作用，它实际上来源于锚杆的悬吊作用。
上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，实际上是相互补充的综合作用，只不过在不同地质条件下，某种支护作用占的地位不同而已。
二、锚杆支护作用机理分析巷道开掘以后，由于受掘进工作面迎头及两帮的支撑，顶板下沉和变形很小。
此时安装锚杆，其主要作用是控制顶板浅部岩层的离层、滑动。
浅析锚杆在隧道施工支护中的作用
浅析锚杆在隧道施工支护中的作用作者：安慧军来源：《城市建设理论研究》2013年第23期摘要：最大限度地利用和发挥围岩的自承能力是隧道衬砌支护结构应遵守的基本原则，通过理论分析联系施工实践，我们才能更好地掌握和发挥这一原则，并利用这一原则进一步更好地指导施工。
关键词：锚杆隧道支护作用中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：公路隧道作为道路工程永久性构筑物，在施工和投入运营过程中，为了确保人员和行车安全，必须对隧道进行支护衬砌。
喷锚衬砌支护是目前高等级公路隧道运用最广泛的支护衬砌方式，而锚杆支护则是喷锚支护中的主要组成部分。
锚杆支护是一种锚固在岩体内部的杆状体，是通过锚入岩体内部的钢筋，与岩体融为一体，达到提高围岩的力学性能，改善围岩的受力状态，实现加固围岩，维护围岩稳定的目的。
经过数十年的研究和实践，锚杆支护作用机理已经形成很多研究成果。
锚杆支护作用主要有：锚杆悬吊作用、挤压加固作用、组合梁（拱）作用等，其作用机理：悬吊作用：锚杆穿过软弱、松动的岩层，锚固在深层的岩层上，从而将不稳定岩层悬吊在其上部较稳定的自然平衡拱上；挤压加固作用：安装在围岩中的锚杆在其受力后，可在其周围一定范围内形成压缩区，在系统锚杆中，多个压缩区相互重叠从而形成一个连续的压缩带，使已破碎的岩层具有整体性或近似整体性，提高了其整体的强度和承载力；组合梁（拱）作用：依托插入岩层内一定深度的锚杆的径向力作用，将多层薄层状岩层挤紧组合起来，增大岩层间的摩阻力，形成组合梁（拱）结构，使该结构的抗弯刚度和强度得以提高，增强岩层的承载力。
以上所述各种锚杆作用是相互独立的，其适用范围有一定的局限性，即根据岩层的不同结构形式，可选择不同型式的锚杆，发挥其不同的作用。
现以某公路隧道为例作一下阐述。
一公路隧道设计概况1、隧址区工程地质概况：隧址区山坡分布第四系坡积和洪积碎石、角砾外，其它地段大部分基岩裸露，岩性为震旦亚界蓟县系雾迷山组白云岩，为该公路隧道围岩的主要岩性。
黄土边坡锚杆施工方案
黄土边坡锚杆施工方案一、前期准备1.1 现场勘查：对施工场地进行详细勘查，了解地质构造、黄土层厚度、地下水状况等，为施工方案提供基础数据。
1.2 施工图纸与技术交底：编制施工图纸，明确锚杆位置、长度、直径等参数。
进行技术交底，确保施工人员清楚掌握施工要点和注意事项。
1.3 材料准备：按照设计要求准备足够的锚杆、注浆材料、锚头、锚板等，并对材料进行质量检验。
1.4 设备准备：准备钻孔机、注浆泵、锚杆张拉设备等施工所需机械和工具。
二、钻孔施工2.1 确定钻孔位置：根据施工图纸，在现场标定锚杆钻孔位置。
2.2 钻孔作业：采用适当的钻孔机械，按照设计要求的孔径、孔深进行钻孔，确保孔壁光滑、垂直。
2.3 孔底清理：钻孔完成后，用高压风或水清洗孔底，确保无杂物残留。
三、植筋施工3.1 锚杆安装：将锚杆插入孔内，确保锚杆与孔壁之间无间隙。
3.2 注浆：使用注浆泵将注浆材料注入孔内，确保锚杆与孔壁之间的注浆饱满、密实。
3.3 养护：注浆完成后，对锚杆进行养护，确保注浆材料充分固化。
四、预应力施工4.1 锚头安装：待注浆材料固化后，安装锚头，确保锚头与锚杆紧密连接。
4.2 张拉预应力：使用锚杆张拉设备对锚杆进行张拉，施加预应力，提高边坡稳定性。
五、后期维护5.1 定期巡查：对锚杆进行定期巡查，检查锚杆状态、注浆是否开裂等，发现问题及时处理。
5.2 维护保养：定期对锚杆进行维护保养，包括注浆修补、锚杆紧固等，确保锚杆长期有效。
六、施工工艺6.1 工艺流程：前期准备→钻孔施工→植筋施工→预应力施工→后期维护。
6.2 施工要点：确保钻孔垂直、孔径准确；注浆饱满、无气泡；张拉预应力达到设计要求；后期维护及时、有效。
七、质量检验7.1 质量标准：锚杆位置、长度、直径等参数符合设计要求；注浆饱满、无空隙；预应力张拉值达到设计要求。
7.2 检验方法：采用测量仪器对锚杆位置、长度进行测量；观察注浆是否饱满、无气泡；使用张拉设备检测预应力值。
道掘进锚杆锚索支护的基本原理与优势
道掘进锚杆锚索支护的基本原理与优势摘要：锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向，是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。
本文介绍了巷道巷道掘进时锚杆支护原理，及其在复合顶巷道锚带网加锚索联合支护。
关键词：巷道；掘进；锚杆支护；锚索一、锚杆支护原理锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状支架，它的作用原理有悬吊作用、组合作用、挤压加固作用。
锚杆支护的实质就是人为加强破碎岩体的完整性，使其能够在产生位移的同时产生反应力，直至形成应力平衡。
针对国内外锚杆支护设备状况，按照不同结构、不同动力、不同破岩方式。
对锚杆钻机进行分类。
按结构型式分，有单体式、钻车式和机载式三大类；单体式又可分导轨式和支腿式两种。
按动力形式分，有电动、液压和气动三大类。
锚杆支护是向巷道围岩钻孔，通过在孔内安装和锚固由金属、木材等制成的杆件，达到支护目的。
目前国内外使用的锚杆种类很多，按其对岩体的锚固方式，可分为端部固定式、全长固定式及混合式三类。
楔缝式、涨壳式、头部胶结式等均属于端部固定式。
其特点是：通过眼底的锚头和另一端的紧固部分，使杆体受拉，从而对围岩施加压力。
全长固定式锚杆，锚杆对岩体进行直接加固，可以锁紧碎裂岩体，提高摩擦力，实现岩体结构条件的转化，使碎裂结构转化为锒嵌结构一块状结构一整体结构。
使岩体强度得以提高。
每根锚杆在其全长范围对周围岩体提供作用力，形成一个加固区，所有锚杆加固区相互联结，在巷道围岩内形成一个连续的加固圈，这个加固圈具有拱的效应，既能使本身强度提高具有自支承效应，又能承受外部岩体地压，阻止其变形。
在围岩已遭破坏的巷道中，支护的主要作用是对围岩施加径向约束力，使破裂岩块表面之间产生和增加摩擦力，在破裂区产生并保持三向应力状态。
结语：锚杆支护在理论上正逐步完善，支护效果也达到预期要求，但在现场施工中仍存在较多问题，造成掘进速度上不去。
今后，还需在实践中不断地摸索，使锚杆支护在施工方面逐渐成熟，只有这样才能充分发挥锚杆支护应有的优越性。
隧道锚杆支护技术交底
隧道锚杆支护技术交底介绍隧道工程中，为了确保隧道的稳定和安全，常常需要使用锚杆支护技术。
锚杆支护技术是一种通过锚杆和注浆材料将地下结构固定在岩体中的方法，以增加岩体的稳定性和承载能力。
本文将详细介绍隧道锚杆支护技术的原理、施工过程和注意事项。
技术原理隧道锚杆支护技术主要采用预应力锚杆和注浆材料相结合的方式，通过预应力锚杆将地下结构牢固地固定在岩体中。
具体原理如下：1.预应力锚杆：预应力锚杆是由高强度钢筋或钢绞线组成的，通过加压设备施加预应力力，使锚杆处于拉应力状态。
当岩体存在变形和裂隙时，预应力锚杆可以抵抗变形和裂隙产生的张拉力，从而增加岩体的稳定性。
锚杆的预应力力可以根据需要进行调整，以达到合理的预应力水平。
2.注浆材料：注浆材料主要包括水泥浆、树脂浆和聚合物浆。
在施工过程中，将注浆材料注入锚孔中，通过固化和硬化，形成与岩体之间的胶结体。
注浆材料的作用是填补岩体中的空隙和裂缝，并与锚杆形成牢固的连接，提高整体的受力性能。
3.锚杆支护系统：隧道锚杆支护系统包括锚杆、锚杆套管、锚杆头和固结体等组成。
锚杆是支护系统的主体部分，通过预应力锚杆将岩体和地下结构连接在一起。
锚杆套管起到保护锚杆和注浆材料的作用，锚杆头用于连接锚杆和地下结构，固结体用于加固支护体系的稳定性。
施工过程隧道锚杆支护技术的施工过程主要包括以下几个步骤：1.确定支护方案：在施工前，需要根据隧道的地质情况和设计要求，确定合理的锚杆支护方案。
方案确定后，需要绘制详细的支护施工图纸，并编制施工方案。
2.孔洞打钻：根据支护施工图纸，使用钻机进行孔洞打钻，将锚杆孔洞打入岩体中。
孔洞的位置、间距和深度需要根据实际情况进行调整。
3.安装锚杆：在孔洞中安装预应力锚杆，并进行预应力张拉，使锚杆达到设计预应力力值。
安装过程中，需要注意锚杆的垂直度和水平度。
4.注浆施工：在锚杆孔洞中注入注浆材料，使其充分填充孔洞和岩体裂隙。
注浆施工过程中要控制注浆压力和流量，确保注浆材料充分固化和硬化。
土层锚杆
钻孔方法
• 钻孔方法的选择主要取决于土质和钻孔机械。常 用的土层锚杆钻孔方法有螺旋钻孔干作业法、压 螺旋钻孔干作业法、 螺旋钻孔干作业法 水钻进成孔法、潜钻成孔法等，应用较多的为压 水钻进成孔法、潜钻成孔法 水钻进法，可把成孔过程中的钻进，出渣，清孔 等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土，能适 用于各种软硬土层，但施工现场积水较多。当土 层无地下水时，亦可用螺旋钻孔干作业法来成孔， 一般是先成孔，清除废土，然后插入拉杆，施工 时采取多个平行作业。钻出的孔洞用空气压缩机 风管冲洗孔穴；将孔内孔壁残留废土清除干净。
土层锚杆
山东建筑大学土木学院 杨正凯
第一节 土层锚杆的发展与应用
• 土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它的一 端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中，将支护结 构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以 及水上浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处 于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分 散到周围稳定的土层中去。 • 锚杆打入地下后，为了发挥锚杆钢索应 力、减少变形，可采用预加应力的方法， 同时打入地下的锚杆通过早期张拉，对 地基锚杆预加应力也是对锚杆在土层中 或岩层中的一次荷载试验。图3-1给出了 图 普通锚杆与预应力锚杆的拉力与位移比 较示意，从图中可以看出预应力锚杆受 外荷载后表现比非预应力锚杆呈现为更 刚强的杆件。
• 英国对土层锚杆的一些规定如下： 英国对土层锚杆的一些规定如下： （1）钻机的入孔点必须在土75mm的误 差之内。 （2）钻孔的直径不得小于规定的直径， 容许直径有一定的增大。 （3）孔道的钻入必须在±2.5°的误差 之内，钻孔的偏差在整个孔长中不得超过1 ／30（还有些国家规定为1／50）。 （4）对于向下倾斜的孔，为防止岩（土） 屑不能完全从孔中冲洗出来，孔长允许超 钻0.3～0.7m。 上述规定可供我国工程技术人员参考， 待我国制定土层锚杆施工规程后，则按规 程规定的容许误差执行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
序号
项目名称
1
净空收敛
2
拱顶下沉
3
围岩压力
4 喷射混凝土应力
5
型钢拱架应力
6
纵向连接筋
7
锚杆轴力
8
围岩内部位移
9
接触压力
10 二衬混凝土应力
11 二衬钢筋应力
仪器
SWJ-IV收敛计 精密水准仪
钢弦式土压力盒 钢弦式砼应变计 钢弦式表面应变计 钢弦式钢筋应力计 钢弦式钢筋应力计
多点位移计 钢弦式土压力盒 钢弦式砼应变计 钢弦式钢筋应力计
2.1 试验方案
φ25钢筋应力计
测力锚杆 拱顶下沉测点
2） 测点布置
Байду номын сангаас测力锚杆 压力盒
混凝土应变计
表面应变计
φ25钢筋应力计 收敛基线
测力锚杆
测力锚杆
三点位移计 测力锚杆
测力锚杆
Ⅳ级围岩初期支护阶段测试元件布置图
Ⅳ级围岩初期支护阶段测力锚杆布置图
2.1 试验方案 2） 测点布置
φ25钢筋应力计
测力锚杆 拱顶下沉测点
钢筋网和系统锚杆共同组成的联合支护结构不尽合理。 系统锚杆在黄土隧道中的作用不大，理由如下：
系统锚杆 喷射混凝土 钢筋网 钢架 防水层 二次衬砌
1 问题的提出
锚杆作用机理
（1）两者支护的机理不同
刚架作用机理 ①加强限制围岩变形
支承围岩
加固围岩
②作为超前支护的后支点 ③承受部分松弛荷载
组合梁
悬吊作用
测力锚杆 压力盒
混凝土应变计
表面应变计
φ25钢筋应力计 收敛基线
测力锚杆
测力锚杆
三点位移计 测力锚杆
测力锚杆
Ⅴ级围岩初期支护阶段测试元件布置图
Ⅴ级围岩初期支护阶段测力锚杆布置图
测试元件及现场埋设情况
测试元件及现场埋设情况
2 现场试验
2.2 试验结果
2.2.1 对比试验 有、无系统锚杆试验段各项监测数据对比
1 问题的提出
20世纪90年代以来，大断面隧道和复杂地质情况增多，在软 弱地层中的隧道初期支护结构必须增设钢架。
在钢架条件下系统锚杆支护效果如何？ 有两种观点：
作用不大，可以取消；有重要作用，理应设置。系统研究很少。 目前，在学术界和工程界存在很大争议。
1 问题的提出
本人认为黄土隧道结构采用由钢架、喷射混凝土、
1 问题的提出
（3） 锚杆受力的计算分析难度很大，往往人为地假定锚杆 支护的效果提高了围岩的弹性模量E，黏聚力c和内摩擦角。这 在黄土中并不是很合理，相反往往由于打入了锚杆反而破坏了黄
土的结构，降低了围岩的强度和稳定性。（与岩石是有区别的）
1 问题的提出
（4） 黄土隧道支护施工工序 开挖→初喷射混凝土→立钢架 →挂设钢筋网片→安设锚杆→ 喷射混凝土达到设计厚度
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
＞3个月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月 1～2次/月
2.1 试验方案
马兰组新黄土
锚杆是伸入到围岩内部，产 生相对位移，利用围岩自承能力。
主动加固围岩
钢架架设在围岩外侧 被动支撑作用
两者对隧道支护的机理 截然不同
1 问题的提出
（2） 锚杆发挥作用的两个前提：
锚固段 自由段
锚杆锚固材料与围岩要有足够的黏结力
要有足够的锚固段。
锚杆作用示意图
黄土隧道中锚杆的拉拔力只有20～30 kN，粘结力小； 大断面黄土隧道围岩的松弛区往往变大，目前以“短而密” 原则设置的系统锚杆，锚杆的长度往往未穿过松弛区，即根本 没有锚固段。
1） 断面布置
离石组老黄土
YK50+025
YK50+104.2 YK50+110.5 YK50+134 YK50+142
有系统锚杆试验段
65.5m
YK50+090.5
YK50+120.5
30m
30m
无系统锚杆试验段
YK50+150.5 61.5m
刘家坪3号隧道IV级围岩有无锚杆试验段纵断面图
YK50+212
有利于施工安全
道
及时封闭支护结构
取
消
系
缩短工期
统
锚 杆
节省工程造价
为了解答上述问题，采用现场试验和理论分析的方法， 研究锚杆在黄土隧道中的支护效果与机制。
2 现场试验
2 现场试验
以吴堡至子洲高速公路多座单洞两车道黄土隧道为依托，开展 黄土隧道锚杆支护效果现场试验，其中包括：
（1）黄土隧道变形现场测试； （2）黄土隧道锚杆轴力测试； （3）有、无系统锚杆黄土隧道围岩稳定性及支护效果现场对 比试验。 通过现场试验结果分析，评价锚杆在黄土隧道中的作用效果， 探讨锚杆在黄土隧道中的作用机理。
黄土隧道锚杆作用效果与机制及工程应用
1 问题的提出 2 现场试验 3 锚杆作用机制 4 经济效益分析 5 工程应用
1 问题的提出
1 问题的提出
20世纪70年代至80年代 末，主要为单线铁路隧道。
跨度小，断面小
初期支护： 锚杆+喷射混凝土+钢筋网
大量的试验研究结果表明，锚杆 在喷锚支护结构中起着重要作用。
1～15d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d
测读频率
15d～1个月 1～3个月
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
1～2次/周
1次/d
吴 堡
YK52+255
85m
马 兰 组 新 黄 土
地 面 线子 洲
YK52+350 YK52+360
YK52+385 YK52+390
YK52+435
有 锚 杆 试 验 段
YK52+340 30m
YK52+370
30m
无 锚 杆 试 验 段
YK52+400 35m
刘家坪5号隧道V级围岩有无锚杆试验段纵断面图
2 现场试验
在刘家坪隧道群的IV、V、VI级围岩条件下开 展有无系统锚杆的试验，分别在IV、V级围岩条件
下开展了30米打设系统锚杆和30米不打设系统锚杆隧 道围岩稳定性和支护效果的现场对比试验，共布设了
14个测试断面，埋设了1237个测试元件，获得数万
组测试数据。
2 现场试验
隧道现场监控量测项目及方法
安设锚杆在架立钢架 之后，所以钢架对围岩变 形的制约，必然会影响到 锚杆作用的发挥。
1 问题的提出
（5） 黄土隧道施工多采用分部开挖，施工场地狭小。
锚杆不能及时径向施作，发挥不了锚固作用。
1 问题的提出
（6） 在黄土中锚杆施工成孔困难，注浆不易，影响 工程进度。
1 问题的提出
黄
减少施工工序
土
隧